汽车构造第02章曲柄连杆机构.ppt
汽车构造电子教案第二章 曲柄连杆机构,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第2页,第一节 概述,曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：机体组、活塞连杆以及曲轴飞轮组。曲柄连杆机构的工作条件的特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。曲柄连杆机构在高压下作变速运动，因此它在工作中的受力情况很复杂，其中有气体作用力、运动质量惯性力、摩擦力以及外界阻力等。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第3页,对曲柄连杆机构进行受力分析,气体作用力往复惯性力与离心力摩擦力（摩擦力主要取决于运动零件的制造质量与润滑情况，其数值相对较小，在对机构进行受力分析时可忽略。）,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第4页,气体作用力,在每个工作循环的四个行程中，气体压力始终存在。但由于进气、排气两行程中气体压力较小，对机件影响不大，故这里主要研究作功和压缩行程中的气体作用力。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第5页,第二节 机体组,一、气缸体 二、气缸盖与气缸衬垫三、油底壳四、发动机的支承,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第6页,一、气缸体,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第7页,气缸工作表面必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。为了满足以上要求，一般可以从气缸的材料、加工精度和结构等方面来采取措施。为了保证气缸表面能在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖随时加以冷却。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第8页,多缸发动机的气缸排列形式,对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外形结构，对于发动机气缸体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车总体布置情况。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第9页,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第10页,气缸套有干式和湿式两种，如图2-9所示。干缸套（图2-9 bc）不直接与冷却水接触，壁厚一般为13mm。湿缸套（图2-9 dh）则与冷却水直接接触，壁厚一般为59mm。湿缸套的优点是在气缸体上没有密闭的水套，铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果也较好；其缺点是气缸体的刚度差，易于漏气、漏水。湿缸套广泛应用于汽车柴油机上。在某些负荷比较小，缸径又不大的柴油机中，为使结构紧凑，可以不另外安装气缸套，而是直接在气缸体上加工出气缸内壁。,气缸套,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第11页,二、气缸盖与气缸衬垫,气缸盖 气缸盖的主要功用是密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸衬垫 气缸盖与气缸体之间置有气缸盖衬垫，以保证燃烧室的密封。,它们的优缺点是什么呢？,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第12页,气缸盖的材料,气缸盖由于形状复杂，一般都采用灰铸铁或合金铸铁铸成，有的汽油机气缸盖用铝合金铸造，因铝的导热性比铸铁好，有利于提高压缩比。铝合金盖的缺点是刚度低，使用中容易变形。CA6102型发动机采用铜钼低合金铸铁铸造的整体式气缸盖。,汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。燃烧室形状对发动机的工作影响很大。（柴油机燃烧室将在“柴油机供给系”一章中讨论。）对燃烧室的基本要求汽油机常用燃烧室形状的分类,汽油机的燃烧室,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第13页,对燃烧室的基本要求,结构尽可能紧凑，表面积要小，以减少热量损失及缩短火焰行程；要使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和充分的燃烧。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第14页,汽油机燃烧室的形状,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第15页,气缸盖衬垫的构造,目前应用较多的是金属石棉衬垫，如图2-12a、b所示。石棉之间加有金属丝或金属屑，而外覆铜皮或钢皮。水孔和燃烧室孔周围另用镶边增强，以防被高温燃气烧坏。这种衬垫压紧厚度为1.22mm，有很好的弹性和耐热性，能重复使用，但厚度和质量的均一性较差。安装气缸衬垫时，应注意把光滑的一面朝气缸体，否则容易被气体冲坏。有的发动机还采用在石棉中心用编织的钢丝网（图2-12c）或有孔钢板（冲有带毛刺小孔的钢板）（图2-12d）为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸盖衬垫。近年来，国内还正在试验采用膨胀石墨作为衬垫的材料。很多强化的汽车发动机采用实心的金属片作为气缸盖衬垫（图2-12e）。这种气缸垫由单块光整冷轧的低碳钢板制成，在需要密封的气缸孔和水孔、油孔周围冲压出一定高度的凸纹，利用凸纹的弹性变形来实现密封。解放CA1091型汽车6102型发动机的气缸垫，就采用了这种较先进的加强型无石棉气缸垫，其结构如图2-12f所示，在气缸口密封部位采用五层薄钢板组成，并设计成圆形，没有石棉夹层，从而消除了气囊的产生，也减少了工业污染。在油孔和水孔周围均包有钢护圈以提高密封性。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第16页,气缸盖衬垫应满足的要求：（1）在高温、高压燃气作用下有足够的强度，不易损坏。（2）耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气下或有压力的机油和冷却水的作用下不烧损、不变质。（3）具有一定弹性，能补偿结合面的不平度，以保证密封。（4）拆装方便，能重复使用，寿命长。,气缸盖用螺栓固紧在气缸体上。拧紧螺栓时，必须按由中央对称地向四周扩展的顺序分几次进行。最后一次要用扭力扳手按工序规定的拧紧力矩值拧紧，以免损坏气缸垫和发生漏水现象。如果气缸盖由铝合金制成，则最后必须在发动机冷的状态下拧紧，这样热起来时会增加密封的可靠性，因为铝气缸盖的膨胀比钢螺栓的大；铸铁气缸盖则可以在发动机热态时最后拧紧。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第17页,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第18页,三、油底壳,主要功用是贮存机油并封闭曲轴箱。油底壳受力很小。其形状决定于发动机总体布置和机油的容量。散热肋片。后部较深。挡油板。底部装有放油塞。有的放油塞是磁性的。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第19页,四、发动机的支承,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第20页,第三节 活塞连杆组,活塞活塞环活塞销连杆,活塞连杆组的组成,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第21页,活塞,活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。活塞的工作条件活塞的材料活塞的基本构造,要求活塞质量小，强度高，热膨胀系数小，导热性好和耐磨。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第22页,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第23页,活塞顶部,1.平顶活塞优点是吸热面积小，制造工艺简单。汽油机活塞顶部多采用平顶。2.凹顶活塞为了改善混合气的形成和燃烧，有些汽油机采用了凹顶活塞，并且凹坑的大小还可以用来调节发动机的压缩比。二冲程汽油机常采用凸顶活塞。柴油机的活塞顶部常常设有各种各样的凹坑，其具体形状、位置、大小都必须与柴油机混合气的形成或与燃烧要求相适应。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第24页,活塞裙部,活塞的工作条件对裙部产生的影响采取的措施活塞销座,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第25页,为了使活塞在正常工作温度下与气缸壁间保持比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或引起局部磨损，必须预先在冷态下把活塞加工成裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形。为了减少销座附近处的热变形量，有的活塞将销座附近的裙部外表面制成下陷 0.51.0mm。为了使裙部适应活塞的温度分布，并且裙部与承受侧压力的一边的缸壁之间容易形成双向“油楔”，使活塞无论向上或向下运动时，都能保证裙部有良好的润滑及较高的承载能力，活塞裙部形状可以做成变椭圆桶形。为了减少铝活塞裙部的热膨胀量，有的汽油机活塞在活塞销座中镶铸有“恒范钢片”。柴油机的铸铝活塞的裙部有的镶铸筒形钢片，还有的采用镶铸复式钢片的结构。,具体内容,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第26页,恒范钢片（含镍33%36%，线膨胀系数约为铸铝合金的1/10），其热膨胀系数低，将其镶铸在活塞销座中以牵制裙部的热膨胀，如图所示。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第27页,柴油机的铸铝活塞的裙部有的镶铸筒形钢片，还有的采用镶复式钢片的结构，此种结构在裙部上方受膨胀侧压力的那一面镶入两片比较短的弓形钢片1，在销座位置铸入相应于裙部圆周形状的筒形钢片2。两部分钢片的联合作用，保证了整个裙部的膨胀量很小而且很均匀。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第28页,油冷活塞,右图a，是利用经过连杆杆身输送到小头的机油喷到活塞顶部底面进行冷却（称为“振荡冷却”）；右图b，是在活塞顶部材料内用失蜡铸造法铸出蛇形管，利用安装在机体上的喷油嘴对蛇形管的一端喷入机油的方法，来带走活塞顶的大部分热量。温度升高的机油，从蛇形管的另一端流出。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第29页,这种结构不仅质量轻，而且裙部具有较大的弹性，可使裙部与气缸装配间隙减小很多，也不会卡死。,托板式裙部,活塞销座,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第30页,可使活塞较平稳的从压向气缸的一面过渡另一面，而且过渡时刻早于达到最高燃烧压力的时刻，可以减轻活塞“敲缸”，减小噪声，改善发动机工作的平顺性。,有些高速汽油机活塞销孔中心线偏离活塞中心线平面,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第31页,活塞环,活塞环包括气环和油环两种：气环用来保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部分的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁面涂上一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的辅助作用。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第32页,活塞环的工作条件,在高温、高压、高速以及润滑困难的条件下工作的活塞环，是发动机所有零件中工作寿命最短的。当活塞环磨损到失效时，将出现发动机起动困难，功率不足，曲轴箱压力升高，机油消耗增大，排气冒蓝烟，燃烧室、活塞等表面严重积碳等不良状况。,活塞环的材料,目前广泛应用：合金铸铁（在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素）。第一道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬。多孔性铬层硬度高，并能贮存少量机油，以改善润滑条件，使环的使用寿命提高23倍。其余气环一般镀锡或磷化，以改善磨合性能。可用喷钼来提高活塞环的耐磨性。在高速强化的柴油机上，还可以采用钢片环来提高弹力和冲击韧度。用粉末冶金的金属陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞环，在国外获得试用。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第33页,活塞环,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第34页,气环,气环所起的密封和导热两大作用，密封是主要的。活塞环有一个切口，且在自由状态下不是圆环形，其外形尺寸比气缸的内径大些。为数很少的几道切口相互错开的气环所构成的“迷宫式”封气装置。通常在保证密封的前提下，应该尽可能减少环数。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第35页,气环的切口,气缸内的燃气漏入曲轴箱的主要通路是活塞环的切口，因此，切口的形状和装入气缸后的间隙大小对于漏入曲轴箱的燃气量有一定的影响，切口间隙过大，则漏气严重，使发动机功率减小；间隙过小，活塞环受热膨胀后就有可能卡死或折断。切口间隙值一般为0.250.8mm。第一道气环的温度最高，因而其切口间隙值最大。,a，直角形切口；b，阶梯形切口；c，斜切口，容易折损；d，二冲程发动机活塞环的带防转销钉槽切口。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第36页,气环的断面,a是常用的矩形断面，其工艺性和导热效果较好；“气环的泵油作用”。b是锥形环，可以改善环的磨合，这种环在气缸内可向下刮油，而向上滑动时，由于斜面的油楔作用，可在油膜上浮起，减少磨损。c、d是非矩形断面的扭曲环。它可以防止活塞环在环槽内上下窜动而造成的泵油作用，同时增加了密封性。扭曲环还易于磨合，并有向下刮油的作用。e是梯形环。常用在热负荷较高的柴油机上的第一环。f是桶面环。新型结构，目前广泛地用在强化柴油机中第一环。圆弧面加工困难。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第37页,气环的泵油作用,泵油原理危害 窜入气缸内的机油，会使燃烧室内形成积碳和增加机油消耗，并且还可能在环槽（尤其是温度较高的一道气环槽）中形成积碳，使环被卡死在环槽中，失去密封作用，划伤气缸壁，甚至使环折断。消除的方法,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第38页,消除的方法,为了消除或减少有害的泵油作用，除在气环的下面装有油环外，广泛采用非矩形断面的扭曲环。扭曲环目前在发动机上得到广泛的应用。它在安装时，必须注意环的断面形状和方向，应将其内圆切槽向上，外圆切槽向下，不能装反。,其作用原理详见扭曲环 部分,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第39页,扭曲环,扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分。将这种环随同活塞装入气缸时，由于环的弹性内力不对称作用而产生明显的断面倾斜，其作用原理如图所示。活塞环装入气缸后，其外侧拉伸应力的合力 与内侧压缩应力的合力 之间有一力臂，于是产生了扭曲力矩。它使环扭曲，从而使环的边缘与环槽的上下端面接触，提高了表面接触应力，防止了活塞环在环槽内上下窜动而造成的泵油作用，同时增加了密封性。扭曲环还易于磨合，并有向下刮油的作用。,为了消除或减少有害的泵油作用，除在气环的下面装有油环外，广泛采用非矩形断面的扭曲环。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第40页,油环（分为普通油环和组合油环两种）,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第41页,普通油环,普通油环外圆面的中间切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多排油小孔或狭缝。油环的刮油作用如图2-34所示。,油环上唇的上端面外缘，一般均有倒角，使油环向上运动能够形成油膜。于是，积油可把油环推离气缸壁，易于进入油环的切槽内。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第42页,组合式油环的优点,片环很薄，对气缸壁的比压大，因而刮油作用强；三个刮油钢片是各自独立的，故对气缸适应性好；质量小；回油通路大。组合油环在高速发动机上得到广泛应用。其缺点是制造成本高。（片环的外表面必须镀铬，否则滑动性不好）,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第43页,活塞销,活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢制造，先进行表面渗碳处理以提高表面硬度，并保证心部有一定的冲击韧度，然后进行精磨和抛光。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第44页,活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的连接配合，一般多采用“全浮式”，即在发动机运转过程中，活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢的转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。当采用铝活塞时，活塞销座的热膨胀量大与钢活塞销。为了保证高温工作时有正常的工作间隙（0.010.02mm），在冷态装配时活塞销与活塞销座孔为过渡配合。装配时，应先将铝活塞放在温度为7090的水或油中加热，然后将销装入。为了防止销的轴向窜动而刮伤气缸壁，在活塞销两端用卡环嵌在销座孔凹槽中加以轴向定位。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第45页,连杆,连杆的功用和材料连杆的工作条件连杆的组成连杆的定位连杆的分类,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第46页,连杆小头,连杆小头与活塞销相连。工作时，小头与销之间有相对转动，因此小头孔中一般压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上钻出集油孔或铣出集油槽，用来收集发动机运转时被激溅上来的机油，以便润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内装有纵向的压力油通道。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第47页,连杆大头,连杆大头与曲轴的曲柄销相连，一般做成剖分式的，被分开的部分称为连杆盖，借特制的连杆螺栓 紧固在连杆大头上。连杆盖与连杆大头是组合镗孔的，为了防止装配时配对错误，在同一侧刻有配对记号。大头孔表面有很小的表面粗糙度值，以便与连杆轴瓦 紧密贴合。连杆大头上还铣有连杆轴瓦的定位凹坑。有的连杆大头连同轴瓦还钻有11.5mm小油孔，从中喷出机油以加强配气凸轮与气缸壁的激溅润滑。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第48页,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第49页,连杆螺栓,连杆螺栓是一个承受交变载荷的重要零件，一般采用韧性较高的优质合金钢或优质碳素钢锻制或冷镦成形。连杆大头在安装时必须紧固可靠。连杆螺栓必须以工厂规定的拧紧力矩，分23次均匀的拧紧；还必须用防松胶（如乐泰243螺纹锁固胶）或其它锁紧装置紧固，以防止工作时自动松动。,连杆的定位方法,平切口的连杆盖与连杆的定位，是利用连杆螺栓上的精加工的圆柱凸台或光圆柱部分，与经过精加工的螺栓孔来保证的。斜切口连杆在工作中受到惯性力的拉伸，在切口方向有一个较大的横向分力。因此在斜切口连杆上必须采用可靠的定位措施。斜切口连杆常用的定位方法有：,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第50页,1）止口定位（图a）优点是工艺简单，缺点是定位不大可靠。2）套筒定位（图b）短套筒与连杆大头有很高配合精度，工艺要求高，横向尺寸加大。3）锯齿定位（图c）优点是锯齿接触面积大，贴合紧密，定位可靠，结构紧凑。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第51页,连杆轴瓦,安装在连杆大头孔中的连杆轴瓦是剖分成两半的滑动轴承，轴瓦是在厚13mm的薄钢背的内圆面上浇铸0.30.7mm厚的减磨合金层(如巴氏合金、铜铅合金、高锡铝合金等)而成，如图2-41所示。连杆轴瓦的背面应有很小的表面粗糙度值。半个轴瓦自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，因有过盈，故能均匀的紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力。这样可以提高其工作可靠性和延长使用寿命。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第52页,V形发动机左右两侧对应两气缸的连杆是共同连接在一个曲柄销上的,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第53页,第四节 曲轴飞轮组,曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其它不同功用的零件和附件组成。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第54页,一、曲轴,功用及工作条件组成分类材料结构措施定位多缸发动机的发火次序,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第55页,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第56页,曲轴的分类,按照曲轴的主轴颈数，可以把曲轴分为：（1）全支承曲轴 在相邻的两个曲拐之间，都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴；（2）非全支承曲轴 与全支承曲轴相对的即称为非全支承曲轴；,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第57页,曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式，直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；V形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。因此，直列发动机的全支承曲轴，其主轴颈的总数（包括曲轴前端和后端的主轴颈）比气缸数多一个；V形发动机的全支承曲轴，其主轴颈的总数比气缸数的一半多一个。,全支承曲轴的优点是可以提高曲轴的刚度和弯曲强度，并且可减轻主轴承的载荷。其缺点是曲轴的加工表面增多，主轴承增多，使机体加长。这两种形式的曲轴均可用于汽油机，但柴油机多采用全支承曲轴，这是因为其载荷较大的缘故。多缸发动机的曲轴一般做成整体式的。采用滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机，必须采用组合式曲轴，即将曲轴的各部分分段加工，然后在组合成整个曲轴。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第58页,柴油机的组合式曲轴-主轴承即为滚动轴承-隧道式气缸体,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第59页,曲轴的材料,曲轴要求用强度、冲击韧度和耐磨性都比较好的材料制造，一般采用中碳钢或中碳合金钢模锻。为了提高曲轴的耐磨性，其主轴颈和曲柄销表面上均需高频淬火或渗氮，再经过精磨，以达到高的精度和较小的表面粗糙度值。在一些强化程度不高的发动机上，还采用高强度的稀土球墨铸铁铸造曲轴。,采取的结构措施,为了减小质量和离心力，不少曲柄销做成空心的。为了平衡发动机不平衡的离心力和离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，加平衡重。曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的定时齿轮，驱动风扇和水泵的带轮以及止推片等。曲轴后端有安装飞轮用的凸缘。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第60页,空心曲柄销,曲柄销不少做成空心，减小质量和离心力。从主轴承经曲柄孔道输来的机油就贮存在此空腔中，曲柄销与轴瓦上钻有径向孔与此油腔相同。有的结构中，在此小孔内插入一个吸油管，管口位于油腔的中心。这样，当曲轴旋转时，进入油腔的机油在离心力的作用下，将较重的杂质甩向油腔壁，油腔中心的清洁机油就经吸油管流到曲柄销工作表面。为了防止吸油管堵塞，应按时清除杂质。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第61页,有的发动机平衡重与曲轴是一体的，有的则单独制造并用螺钉安装在曲轴上。一般4缸发动机设置4块平衡重，6缸发动机可设置4、6、8块平衡重，甚至在所有曲柄下均设有平衡重。加平衡重会导致曲轴质量和材料消耗增加，锻造工艺复杂。因此，曲轴是否加平衡重，要视具体情况而定。虽然存在弯矩，但由于采用全支承，就不设平衡重；采用非全支承，曲轴刚度较差，为了减轻曲轴轴承的负荷，也设置了平衡重。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第62页,曲轴前端,曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的定时齿轮4,驱动风扇和水泵的带轮7以及止推片3等。为了防止机油沿曲轴颈外漏，在曲轴前端上有一个甩油盘5，压配在齿轮室盖上的油封6。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第63页,曲轴后端,曲轴后端有安装飞轮的凸缘。为防止机油从曲轴后端漏出，通常在曲轴后端车回油螺纹或安装其它封油装置。回油螺纹可以是梯形的或矩形的，其螺旋的方向应为右旋。因为机油本身带有粘性，所以受到机体后盖孔壁的磨擦阻力。机油在平行于螺纹的分力 的作用下，顺着螺纹槽被推送向前，流回到油底壳。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第64页,曲轴的定位,发动机工作时，曲轴经常受到离合器施加于飞轮的轴向力作用而有轴向窜动的趋势。曲轴窜动将破坏曲柄连杆机构各零件正确的相对位置，故必须用止推轴承（一般是滑动轴承）加以限制。而在曲轴受热膨胀时，又应允许它能自由伸长，所以曲轴上只能有一处设置轴向定位装置。,滑动止推轴承的形式,滑动止推轴承的形式有两种：翻边轴瓦的翻边部分；单制的具有减磨合金层的止推片。后者应用更为广泛。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第65页,几种常用的多缸发动机的曲拐布置和发火次序,曲轴的形状和各曲拐的相对位置，取决于缸数、气缸排列方式（单列或V形等）和发火次序。在安排多缸发动机的发火次序时，应注意使连续作功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现象（即相邻两缸进气门同时开启），以避免影响充气；作功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，而且各缸发火的间隔时间（以曲轴转角表示，称为发火间隔角）应力求均匀。对缸数为i的四冲程发动机而言，发火间隔角为720/i。即曲轴每转720/i时，就应有一缸作功，以保证发动机运转平稳。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第66页,几种常用的多缸发动机的曲拐布置和发火次序,发火间隔角应为720/4=180。4个曲拐布置在同一平面内。发火次序排列法，1-2-4-3或1-3-4-2。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第67页,几种常用的多缸发动机的曲拐布置和发火次序,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第68页,几种常用的多缸发动机的曲拐布置和发火次序,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第69页,几种常用的多缸发动机的曲拐布置和发火次序,发火间隔角应为720/6=120。发火次序是：1-5-3-6-2-4，比较普遍；另一种次序是：1-4-2-6-3-5。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第70页,几种常用的多缸发动机的曲拐布置和发火次序,发火间隔角应为720/8=90。V形发动机左右两列中相对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V形8缸发动机只有4个曲拐，其布置可以与4缸发动机一样，4个曲拐布置在一个平面内，也可以布置在两个互相垂直的平面内。发火次序一般为：1-8-4-3-6-5-7-2。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第71页,几种常用的多缸发动机的曲拐布置和发火次序,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第72页,发火间隔角应为720/4=180。4个曲拐布置在同一平面内。发火次序有两种可能的排列法，即1-2-4-3或1-3-4-2。,四冲程直列4缸发动机发火次序,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第73页,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第74页,缸数i=8。所以发火间隔角应为720/8=90。V形发动机左右两列中相对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V形8缸发动机只有4个曲拐，其布置可以与4缸发动机一样，4个曲拐布置在一个平面内，也可以布置在两个互相垂直的平面内。发火次序一般为：1-8-4-3-6-5-7-2。见表2-4。,四冲程V形8缸发动机发火次序,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第75页,二、曲轴扭转减振器,汽车发动机常用的曲轴扭转减振器是磨擦式减振器，其工作原理是使曲轴扭转能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。曲轴是一种扭转弹性系统，本身具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性变化的，这种周期性变化的激力作用在曲轴上，引起曲拐回转的瞬时角速度也呈周期性变化。由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大，其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。这样，曲拐便会忽而比飞轮转的快，忽而又会比飞轮转的慢，形成相对于飞轮的扭转摆动，也就是曲轴的扭转振动，当激力频率与曲轴自振频率成整数倍时，曲轴扭转振动便因共振而加剧。这将使发动机功率受到损失，定时齿轮或链条磨损增加，严重时甚至将曲轴扭断。为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端装有扭转减振器。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第76页,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第77页,三、飞轮,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第78页,三、飞轮,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第79页,三、飞轮,主要功用是将在作功行程中传输给曲轴的动能，用以在其它行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷；此外，在结构上飞轮又往往用作汽车传动系中摩擦离合器的驱动件。为了保证有足够的转动惯量，并尽可能减小飞轮的质量，应使飞轮的大部分质量都集中在轮缘上，因而轮缘通常做得宽而厚。飞轮多采用灰铸铁制造，当轮缘的圆周速度超过50m/s时，要采用强度较高的球铁或铸钢制造。飞轮外缘上压有一个齿环（图2-43），可与起动机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用。飞轮上通常刻有第一缸发火定时记号，以便校准发火时间。多缸发动机的飞轮应与曲轴一起进行平衡，飞轮与曲轴之间应有严格的相对位置，用定位销或不对称布置螺栓予以保证。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第80页,2-1(1)发动机机体镶入气缸套有何优点?(2)什么是干缸套?(3)什么是湿缸套?(4)采用湿缸套时如何防止漏水。2-2 曲柄连杆机构的功用和组成是什么？2-3(1)扭曲环装入气缸体中为什么回产生扭曲?(2)它有何优点?(3)装配时应注意什么？2-4(1)曲轴为什么要轴向定位?(2)怎样定位？(3)为什么曲轴只能有一处定位?2-5 浮式活塞销有什么优点?(2)为什么要轴向定位?2-6(1)曲轴上的平衡重起什么作用？(2)为什么有的曲轴上没有平衡重？2-7 曲轴扭转减振器起什么作用?,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第81页,2-1(1)发动机机体镶入气缸套有何优点?(2)什么是干缸套?(3)什么是湿缸套?(4)采用湿缸套时如何防止漏水。,答:(1)采用镶入缸体内的气缸套，形成气缸工作表面。这样，缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长气缸使用寿命，而缸体则可采用价格较低的普通铸铁或铝合金等材料制造。(2)不直接与冷却水接触的气缸套叫作干缸套。(3)与冷却水直接接触的气缸套叫作湿缸套。(4)为了防止漏水，可以在缸套凸缘下面装紫铜垫片;还可以在下支承密封带与座孔配合较松处，装入13道橡胶密封圈来封水。常见的密封形式有两种，一种是将密封环槽开在缸套上，将具有一定弹性的橡胶密封圈装入环槽内，另一种是安置密封圈的环槽开在气缸体上；此外，缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高于气缸体上平面0。050。15mm，这样当紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸的密封性，防止冷却水漏出。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第82页,2-2 曲柄连杆机构的功用和组成是什么？,答:曲柄连杆机构的功用是把燃气作用在活塞顶的力转变为曲轴的转矩，从而工作机械输出机械能。其组成可分为三部分:机体组，活塞连杆组，曲轴飞轮组。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第83页,2-3(1)扭曲环装入气缸体中为什么回产生扭曲?(2)它有何优点?(3)装配时应注意什么？,答:(1)扭曲环随同活塞装入气缸后，活塞环外侧拉伸应力的合力与内侧压缩应力的合力之间有一力臂，于是产生了扭曲力矩，使环扭曲。(2)优点:消除或减少有害的泵油作用；当环扭曲时，环的边缘与环槽的上下端面接触，提高了表面接触应力，防止了活塞环在环槽内上下窜动而造成的泵油作用，同时增加了密封性;扭曲环还易于磨合，并有向下刮油的作用。(3)安装时，必须注意:环的端面形状和方向，应将其内圆切槽向上，外圆切槽向下，不能装反。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第84页,2-4(1)曲轴为什么要轴向定位?(2)怎样定位？(3)为什么曲轴只能有一处定位?,答:(1)发动机工作时，曲轴经常受到离合器施加于飞轮的轴向力作用而有轴向窜动的趋势。曲轴窜动将破坏曲柄连杆机构各零件正确的相对位置，故必须轴向定位。(2)采用止推轴承(一般是滑动轴承)加以限制。(3)曲轴在受热膨胀时，应允许它能自由伸长，所以曲轴上只能有一处轴向定位。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第85页,2-5 浮式活塞销有什么优点?(2)为什么要轴向定位?,答:(1)若采用浮式活塞销，则在发动机运转过程中，活塞销不仅可以在连杆小头的衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢地转动，以使活塞销各部分磨损比较均匀。(2)为了防止活塞销轴向窜动而刮伤气缸壁，在活塞销两端用卡环嵌在销座孔凹槽中加以轴向定位。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第86页,2-6(1)曲轴上的平衡重起什么作用？(2)为什么有的曲轴上没有平衡重？,答:(1)平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力和离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力。曲轴若刚度不够，就会产生弯曲变形，引起主轴颈和轴承偏磨。为了减轻主轴承负荷，改善其工作条件，一般都在曲柄的相反方向设置平衡重。(2)加平衡重会导致曲轴质量和材料消耗增加，锻造工艺复杂。因此曲轴是否加平衡重，要视具体情况而定。如解放CA1091型汽车的6102型发动机的6曲拐曲轴，各曲拐的离心力和离心力矩本身都能平衡，虽存在弯矩，但由于采用全支承，本身刚度又大，就不用设平衡重。,2023/10/2,哈尔滨工业大学（威海）,第87页,2-7 曲轴扭转减振器起什么作用?,答:曲轴是一种扭转弹性系统，本身具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性地变化的。从而引起曲拐回转的瞬时角速度也呈周期性变化。由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大，其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。这样，曲拐便会忽儿比飞轮转动快，忽儿又比飞轮转得慢，形成相对于飞轮的扭转摆动，也就是曲轴的扭转振动。当激力频率与曲轴自振频率成整数倍时，曲轴扭转振动使其振动加剧。这将使发动机功率受到损失，定时齿轮或链条磨损增大，严重时甚至将曲轴扭断。为了削减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端装有扭转减振器。常用的是摩擦减振器，其工作原理是:使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。,
